用于识别高压泵的故障的方法与流程

1.本发明涉及用于识别高压泵的故障的方法以及用于其执行的计算单元和计算机程序。


背景技术：

2.高压泵可以用于将燃料作为流体压缩到期望的压力值，即所谓的轨压，并且输送给作为高压区域(所谓的共轨)的高压存储器。在具有高燃料需求的内燃机中，例如也可以使用具有两个(或更多)输送机构的高压泵，其中驱动两个(或更多)活塞，以增加高压泵的输送能力。


技术实现要素：

3.根据本发明，提出一种用于识别高压泵、特别是内燃机的高压泵的故障的方法，以及一种用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是以下描述的主题。
4.本发明涉及识别高压泵、特别是内燃机的高压泵的故障。这种高压泵具有一个或多个用于将流体从低压区域输送到高压区域的输送机构。在此，特别地，每个输送机构也可以被分配一个电吸入阀。此外，在多个输送机构、例如两个输送机构的情况下，输送机构可以彼此错开地操控。有利地，在用于操控输送机构的轴的一整转期间均匀错开地操控多个输送机构。在此，例如在具有单侧的凸轮的凸轮驱动器和两个输送机构的情况下，可以考虑将凸轮相对彼此扭转180
°
。在使用双侧的凸轮使得每个输送机构对轴的每整转遍历两个完整的行程时，相应地可以考虑将凸轮彼此扭转90
°
。特别地，这种高压泵可以用于将燃料作为流体输送到内燃机的作为高压区域的高压存储器中。
5.已经发现在这种高压泵中会出现故障。例如，输送机构会故障，尤其无法正常工作。例如，活塞或吸入阀会阻塞，例如被在输送机构中脱落的或包含在燃料中的碎片阻塞。在上部死点(tdc)中阻塞的活塞无法再被提升或下降。在打开位置中阻塞的吸入阀能够将流体向回输送到低压区域中。在这两种情况下，输送机构都不再输送任何流体。在仅具有一个输送机构的高压泵的情况下，于是完全无法再输送流体，而在具有多个输送机构的高压泵的情况下，仅以较低程度输送流体。
6.为了识别尤其这种故障而提出：确定表征高压区域中的压力的变量的曲线。该表征变量有利地是压力的导数。为此，例如可以检测压力曲线，然后从其中可以形成导数。可以检测压力关于驱动轴(在内燃机的情况下例如为曲轴)角度的曲线，或者压力关于时间的曲线。于是，相应地也可以对角度求导。当然，这最终等同于时间相关的检测和时间求导，因为在此仅考虑转数来进行换算。为了检测高压区域中的压力，可以使用相应的压力传感器，压力传感器的测量值例如在执行的计算单元中获得。
7.此外，确定曲线的如下部段，即例如角度的特定范围，该部段能够与这一个输送机构或多个输送机构之一的输送行程相关联。在输送行程中，将流体输送到高压区域中，即压力增加。压力曲线的导数(即压力梯度)于是是正的。由于仅在输送机构的活塞从下部死点
移动到上部死点时才进行这种流体输送，所以这种关联是容易可行的。在多个输送机构的情况下，当这些输送机构错开地(关于角度或时间)被操控进而错开地进行输送时，这种关联是可行的。
8.如果在该部段中变量的值位于预设范围内，则识别出高压泵的故障。在此，例如，可以使用部段中的平均值或最大值。对于表征变量是压力导数的情况，当变量的值与零的偏差小于预设阈值时，即处于通过零周围的双重阈值确定的范围中或处于阈值下方的向下开放的范围中时，可以识别出高压泵的故障。尽管对于不再将流体输送到高压区域中的故障情况而言导数值在理论上为零，但实际上出现一定的偏差和/或测量误差，该偏差和/或测量误差会通过适当地选择这种阈值来考虑。
9.已经表明，压力导数、即压力梯度随着输送机构或吸入阀的阻塞直接下降到零，而在先前的输送行程中还存在压力上升(对于所涉及的输送机构)。在这方面也会有利的是，执行与所涉及的输送机构的一个或多个先前的输送行程的比较。
10.也可以不考虑压力的导数，而是考虑压力或其曲线本身。在此，压力将保持在一定水平上，例如通过先前的注射已达到的水平，并且与预期相反不增加。
11.在多个输送机构的情况下，故障尤其可以与如下输送机构相关联，该输送机构的输送行程能够与该部段相关联。仅在故障的输送机构的(停止的)输送行程期间，压力增量才为零；而在其他输送机构(或必要时多个其他输送机构)的输送行程期间，压力将升高。在错开操控输送机构的情况下，可以直接得出这种差异。在同步操控的情况下，至少压力增量(绝对压力和梯度)低于期望值，即在期望值下方的范围内。该故障识别对于泵具有多个输送机构的情况下特别有利，因为这种情况下流体仍被输送(并且可能甚至找平错误的量)，使得以其他方式不会识别出或不会如此快速地识别出故障。
12.优选地，在识别到高压泵中的故障时，采取措施，该措施尤其可以包括输出提示。因此，例如可以激活警告灯(特别是发动机检查灯，mil)和/或可以以文本形式输出警告消息。例如，这使得短期内寻求维修。
13.根据本发明的计算单元、例如机动车辆的控制设备特别是在程序方面被设计用于执行根据本发明的方法。
14.以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式实施根据本发明的方法是有利的，因为这产生特别低的成本，特别是当进行执行的控制设备也用于其他任务进而总归存在时。最后，设有机器可读存储介质，在其上存储有如上所述的计算机程序。用于提供计算机程序的合适的存储介质或数据载体尤其是磁、光和电的存储器，例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。还可以经由计算机网络(因特网，内联网等)下载程序。在此，这种下载可以是线连接或线缆连接或无线地(例如经由wlan网络、3g、4g、5g或6g连接等)进行。
15.本发明的其他优点和设计方案从说明书和所附的附图中得出。
附图说明
16.以下根据在附图中示意性示出的实施例并且参考附图描述本发明。
17.图1示意性地示出具有高压泵的内燃机的燃料喷射系统，其中可以执行根据本发明的方法。
18.图2示意性地示出具有吸入阀的高压泵，其中可以执行根据本发明的方法。
19.图3示出图2的侧视图。
20.图4示意性地示出不同的压力曲线，以解释根据本发明的方法的优选实施方式。
具体实施方式
21.在图1中示意性地示出内燃机40的燃料喷射系统10。燃料喷射系统例如包括电燃料泵14，借助电燃料泵可以将燃料作为流体从流体箱12中取出并经由流体过滤器13输送至高压泵15。因此，高压泵15前方的区域是低压区域。高压泵15通常与内燃机40或其曲轴或凸轮轴连接并且可以借助其驱动。
22.在此，高压泵15具有两个输送机构，输送机构具有各一个电吸入阀16、16'，吸入阀将参照图2和图3进行更详细的解释。高压泵15的出口与高压区域中的高压存储器18(即所谓的轨)连接，多个燃料喷射器19连接于该高压区域。燃料又可以经由燃料喷射器19被引入内燃机40的汽缸中。此外，在高压存储器18处设有压力传感器20，压力传感器用于检测高压存储器18内的压力。
23.此外，示出了被设计为控制设备的计算单元80，计算单元例如被设计用于控制内燃机40或燃料喷射器19和具有电吸入阀16、16'的高压泵15。控制设备80可以读取压力传感器20的信号，进而可以检测和处理高压存储器18中的压力。
24.在图2和图3中，更详细地示出图1中的高压泵15和电吸入阀16、16'。图2从侧部示出输送机构之一，图3示出两个输送机构的正面。下面将综合描述图2和图3。
25.高压泵15具有两个带有执行器或活塞23、23'的输送机构，执行器或活塞分别由凸轮24或24'致动。凸轮设置在轴37上并且可以在泵侧设置在高压泵15的泵壳体中。特别地，凸轮运动通过适宜的联接(例如经由凸轮轴)联接于内燃机。凸轮24和24'被设计为双侧的凸轮并且错开90
°
。
26.此外，高压泵15具有出口阀25、25'，高压泵15的输送室26、26'经由出口阀连接于高压存储器。例如，出口阀25、25'可以分别被设计为弹簧加载的止回阀，使得仅当在相应的输送室中充斥足够高的压力时，才可以将燃料从相应的输送室26或26'输送到高压存储器中。
27.电吸入阀16、16'分别具有一个阀活塞30或30'，阀活塞将低压区域与高压泵15的相应的输送室26或26'分开。来自低压区域的燃料流在图2中借助于箭头示出。
28.此外，电吸入阀16、16'分别具有一个带有线圈31或31'的电磁体32或32'。例如，线圈31、31'可以联接于控制设备，使得线圈31、31'或电磁体32、32'可以在电吸入阀的操控中被通电。此外，设有路径限制器33、33'，路径限制器在此被设计为用于相应的电磁体的电枢。
29.在电磁体32或32'的未通电的状态下，电枢33或33'例如可以借助于一个或多个弹簧朝阀活塞30或30'的方向被推离电磁体32或32'。在未通电的状态下，相应的电吸入阀16或16'如在此示例性示出的那样处于第一位置s1中。在第一位置s1中，阀活塞30或30'无法完全封闭穿流开口或无法将低压区域与输送室26或26'完全分开，因为电枢33或33'限制了阀活塞30或30'的路径。
30.如果线圈31或31'被通电，则电枢33或33'在朝电磁体32或32'的方向上移动进而
远离阀活塞30或30'。在该通电状态下，具有行程限制器33或33'的相应的电吸入阀处于第二位置s2中。在第二位置s2中，阀活塞30或30'可以完全封闭穿流开口或将低压区域与输送室26或26'完全分开，因为电枢33或33'不再限制阀活塞30或30'的路径。在闭合的状态下，阀活塞30或30'封闭阀座35。
31.下面简要说明高压泵15与电吸入阀16的功能。在初始状态下，吸入阀16和特别是阀活塞30在未通电状态下打开，并且出口阀25关闭。
32.在具有活塞23的高压泵的一部分吸入行程或进气阶段中，凸轮24在转动运动的过程中运动，这通过箭头表明，活塞23向下运动，即朝凸轮24的方向运动。因为吸入阀16打开，所以燃料被吸入输送室26中。
33.在高压泵15的输送行程或压缩阶段中，电磁体32首先仍未通电，即电枢33处于第一位置s1中。活塞23向上移动并且由于吸入阀16打开，借此燃料从输送室26向回朝电燃料泵11的方向输送。为此应注意，尽管在输送室26中产生压力或朝低压区域方向的燃料流，阀活塞30并未完全封闭穿流开口，因为电枢33限制阀活塞30的路径。
34.如果现在例如仍在压缩阶段期间对线圈31通电，则电枢33移动到第二位置s2中。因此，阀活塞30可以通过输送室26中的燃料压力或朝低压区域方向的燃料流被压入阀座35中。吸入阀16因此关闭。通过活塞23的进一步行程运动现在进一步增加输送室26中的压力。随着达到足够高的压力，出口阀25打开并且燃料被输送到高压存储器中。
35.电吸入阀16'的工作方式对应于电吸入阀16的工作方式，但是凸轮24'相对于凸轮24偏移90
°
，使得发生相移。由于凸轮24'对于活塞23'的行程得到这种相移，但是电吸入阀16'同样以相应相移的方式被操控。
36.例如，如果在输送机构之一中出现碎屑或其他污染物，则会发生活塞23或23'卡住，被推动到上部的死点中，然后停留在那里。同样地，以这种方式，例如阀活塞30或30'可以被卡住并且例如不再封闭穿流开口，即使磁体被通电也是如此。燃料不能借助相关或所属的输送机构来输送。
37.在这一点上应当注意，即使在没有电吸入阀的高压泵的情况下，借助所提出的方法也可以识别高压泵的故障，因为可以识别例如输送机构中的故障，如活塞卡住或阻塞。
38.在图4中示意地示出不同的压力曲线，以解释根据本发明的方法的优选实施方式。为此，在下方图表中关于曲轴角度绘制高压存储器中的压力p。在上方图表中，绘制对应的压力梯度即对曲轴角度求导。
39.在此，如上所述，这些曲线适用于具有两个输送机构的高压泵。在此，正常工作的高压泵的曲线借助v1和v'1示出。首先，在的情况下进行喷射，因此高压存储器中的压力下降。在喷射结束之前，第一输送机构就开始输送，使得在大约时压力再次开始上升。在约时，结束通过第一输送机构的输送，压力在短时间内大致保持恒定，然后第二输送机构开始输送，直到压力再次接近大致原始水平。在曲线v'1中也可以显著地识别出通过两次输送引起的压力增加。
40.高压泵的如下曲线借助v2和v'2示出，其中第一(首先被操控的)输送机构是故障的。在此可见，压力由于喷射而显著继续下降，因为压力降由于第一输送机构故障而不受限
制。在大约时，第二输送机构才开始输送，直到压力再次大约处于原始水平。原始水平尤其是规定的目标值。因此，由于调节，仅借助泵元件就可以达到期望的压力。
41.通过第二输送机构产生的压力增加也可以在曲线v'2中显著地识别。但是，相比之下，第一输送机构没有产生压力增加，即曲线v'2的导数或值(至少近似地)为零。例如，可以预设变量范围或值范围δp'。如果可与第一输送机构相关联的部段的导数的曲线(在此为v'2)的值处于该值范围内，则可以认定存在故障。该部段在此用表示，并且例如可以根据图3中所示的凸轮位置确定，例如该部段可以大致包括在输送机构中的所属活塞的下部死点和上部死点之间的区域。
42.高压泵的曲线借助v3和v'3示出，其中第二个输送机构是故障的。在此可见，在注射期间的压力大致少量下降，因为压力降由于通过第一输送机构输送而受限。然后，压力增加，直到其再次大约处于原始水平，这也是由于所提到的调节。通过第二输送机构引起的随后的压力增加无法被识别，因为第二输送机构是故障的。曲线v'3的导数或值(至少大致)为零。例如，可以预设变量范围或值范围δp'。如果可与第一输送机构相关联的部段的导数的曲线(在此为v'3)的值位于该值范围内，则可以认定存在故障。该部段在此用表示，并且例如可以根据图3中所示的凸轮位置确定，例如该部段可以大致包括在输送机构中的所属活塞的下部死点和上部死点之间的区域。

技术特征：
1.一种用于识别高压泵(15)的故障的方法，所述高压泵具有一个或多个输送机构(23，23')，以用于将流体从低压区域输送到高压区域(18)，其中确定表征所述高压区域(18)中的压力(p)的变量(p')的曲线(v'1，v'2，v'3)，其中确定所述曲线的能够与所述一个或多个输送机构(23，23')中的一个输送机构的输送行程相关联的部段，并且其中如果在所述部段中所述变量的值、特别是平均值或最大值处于预设范围(δp')内，则识别出所述高压泵(15)的故障。2.根据权利要求1所述的方法，其中表征所述高压区域(18)中的压力(p)的所述变量包括所述压力的导数。3.根据权利要求2所述的方法，其中如果所述变量的值与零的偏差小于预设阈值，则识别出所述高压泵(15)的故障。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述故障是由于有缺陷的、特别是阻塞的输送机构(23，23')。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述高压泵(15)具有多个输送机构(23，23')，以用于将流体从所述低压区域输送到所述高压区域(18)，所述多个输送机构被彼此错开地操控。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述故障与如下输送机构(23，23')相关联，该输送机构的输送行程能够与所述部段相关联。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个输送机构(23，23')分别与一个电吸入阀(16，16')相关联。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述故障是由于有缺陷的、特别是阻塞的电吸入阀(16，16')。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果已经识别出所述高压泵(15)的故障，则采取措施，所述措施特别是包括输出提示。10.一种计算单元(80)，所述计算单元被设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有方法步骤。11.一种计算机程序，当所述计算机程序在计算单元(80)上执行时，促使所述计算单元(80)执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的所有方法步骤。12.一种机器可读存储介质，在所述机器可读存储介质上存储有根据权利要求11所述的计算机程序。

技术总结
本发明涉及一种用于识别高压泵的故障的方法，高压泵具有一个或多个输送机构，以用于将流体从低压区域输送到高压区域，其中确定表征高压区域中的压力(p)的变量(p')的曲线(V'1，V'2，V'3)，其中确定曲线的能够与一个或多个输送机构中的一个输送机构的输送行程相关联的部段，并且其中如果在部段(Δφ2，Δφ3)中该变量的值、特别是平均值或最大值处于预设范围(Δp')内，则识别出高压泵的故障。则识别出高压泵的故障。则识别出高压泵的故障。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26